伺服电机的特性曲线概述

概述

在选用西门子伺服电机时，为了能够满足实际工况的需要，需要考虑所选电机的扭矩转速特性曲线、电压极限特性曲线。本文为大家进行相关内容的介绍。

扭矩转速特性曲线

01

**允许的运行范围 **

• 允许的运行范围由热学，机械和电磁极限加以限制。
• 本文档中的数据适用于环境温度 40 °C 时的自冷却式电机。
• 电机发热的原因是由于电机内的损耗（电流损耗，铁损耗，摩擦损耗）。
• 电机的利用率取决于冷却方式（自冷却、外部冷却、水冷）。
• 为满足温度的要求，转矩必须从静止转矩 M0开始随转速的升高而减小。

<同步电机转矩特性>

• 1区为不弱磁使用
• 2区为弱磁使用

SINAMICS S110 / S120 驱动系统出厂时弱磁功能是激活的。它注入削弱磁场的电流，实现了在电压极限特性曲线右侧区域的运行。磁场减弱时，电压极限特性曲线的走向由绕组规格（电枢电路）和变频器输出电压的大小来确定。

随着转速提高，电机绕组中的感应电压也随之升高。对于电流注入，可使用变频器直流母线电压与电机感应电压之间的差值。这会限制可注入的电流强度，因此高转速时，转矩会快速减小。

<变频器输出电压>

当变频器输出电压有所不同时，必须相应地平移电压极限特性曲线。

<无磁场减弱的电压极限特性曲线的偏移举例>

02

连续运行特性曲线S1，周期性断续运行特性曲线 S3 25%/40%/60%和M最大

在持续运行中，允许的温度范围限制由 S1(100 K) 特性曲线表明。它相当于热等级 155 (F) 的利用率。

• 如果需要较低的热等级，例如：出于安全考虑，外壳温度必须低于 90°C 时或者电机发热不利于机床时可以选择 S1(60 K)特性曲线此时，电机保持热等级 130 (B)。

在周期性断续运行中，电机由于受接通持续时间的影响，可以承受更大的负载，此时，S3 特性曲线生效。

• 通过相应的接通持续时间加以标识 (25 %, 40 % 和 60 %)。 循环时间一般为 10 分钟。超温为 100 K。
• 不同的是，电机型号较小时，循环时间规定为一分钟并在特性曲线上标注。
• 在整个转速调整范围中给出一个短时间高超负荷能力，最大为特性曲线M 最大 。

03

转速极限 n最大机械和n最大电气

转速范围由如下因素定义：

• 机械极限转速 n 最大机械 （转子离心力，轴承寿命）
• 电感极限转速 n 最大电气 （变频器的耐压强度或最大频率）来限制。

因此，允许的最大转速 n最大是 n最大机械和 n最大电气 两者之间的较小值。

• 不应超过允许的最大转速（机械）n最大机械 。

一个测量转速为 6000 转/分钟的电机的电压极限特性曲线远远位于相同电机类型的具有 2000 转/分钟的电机的电压特性曲线上方。但是，原则上，该电机在相同转矩下需要一个更高的电流。由此，选择额定转速时，必须使得该额定转速不会超过要求所需的最大转速过远。电机模块的尺寸（输出电流）在该方式下最小化。